柴胡多糖的潜在应用——抗疲劳功效

  疲劳症状是身体运动能力和机能的暂时性下降，随着人们生活节奏的加快，疲劳日益普遍，世界上约有三分之一的成年人经历过慢性疲劳。研究表明，补充外源性抗氧化物质可以提高抗氧化酶的活性，抑制脂质过氧化，清除体内的氧自由基，从而延长运动能力，延缓身体疲劳。因此，寻找有效且毒性较小的抗疲劳药物成为当今的研究热点之一。

  多糖是由多种单糖连接而成，成分复杂的大分子物质。多糖的生理功效和生物活性与其分子量、单糖组成、糖苷键组成和高级构象表征密切相关，多糖的不同链构象为生物体提供了不同的功能和生物活性。柴胡含有大量的活性多糖，具有广泛的药理活性。研究表明从柴胡中分离的水溶性多糖组分 WBCP 可以通过增强抗氧化防御对 D-半乳糖胺诱导的肝损伤起到保护作用。也有研究发现柴胡碱性多糖BCAP-1可通过NF-κB信号通路激活巨噬细胞，并通过其免疫刺激特性发挥抗肿瘤作用。另有研究表明从柴胡中提取分离得到的水溶性多糖BCPS-1可以有效清除自由基并发挥抗氧化作用;在抗炎方面，通过体内外实验可以阻断P-选择素与中性粒细胞的结合，消除P-选择素与其配体在蛋白水平的相互作用;同时，它还可以抑制脂多糖诱导的巨噬细胞衰老。

  然而，目前还缺乏关于柴胡多糖 (BCP) 的不同链构型及其抗疲劳活性的报道。该研究通过水提取和超滤BCP得到两种多糖BCP-1 和 BCP-2。 BCP-1 (1.04 × 105 Da) 和BCP-2 (2.14 × 104 Da) 由不同比例的甘露糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖和半乳糖醛酸组成。它们都在主链中含有低聚半乳糖苷酸。此外，BCP-1的骨架由4-β-Galp和4,6-β-Glcp组成，并在4,6-β-Glcp的C4处分支。而 BCP-2 包含 3,5-α-Araf 残基的骨架，在 C3 处有分支。这两种多糖的螺旋构象和表面形态也不同。

  研究发现， BCP-2 表现出比 BCP-1 更有效的抗疲劳活性，这可能与其初级和高级结构有关。BCP-2 通过激活 AMPK/PGC-1α 和 Nrf2/ARE 信号通路显示出显着的抗疲劳作用。

  人体长时间或剧烈运动时，新陈代谢加快，肌肉收缩，导致细胞内大量堆积LA、BUN等代谢废物，破坏组织内环境，从而产生疲劳。AMPK 在葡萄糖和脂质代谢的调节中起着关键作用，并有助于在各种条件下维持 ATP 水平。在持续运动期间，AMPK 信号通路被激活，从而促进基础葡萄糖的摄取。AMPK 磷酸化诱导 PGC-1α 转录，促进线粒体生物合成。因此，AMPK-1α 和 PGC-1α 是关键的代谢调节因子，它们可以通过多种方式提高机体耐受性。

  在本研究中，在实验模型中使用强迫游泳测试来评估抗疲劳能力。体内实验表明，BCP-2可有效延长小鼠强迫游泳时间，改善小鼠LG和MG储备的疲劳以及BUN和LA的低调节。这些发现表明BCP-2可以通过补充能量物质保护疲劳小鼠，从而清除代谢废物。同时，BCP-2组小鼠血清LDH和CK活性降低，证实BCP-2可降低乳酸代谢，有效减轻肌肉损伤。 Western blot结果显示BCP-2促进疲劳小鼠的AMPK蛋白磷酸化并上调PGC-1α的表达。该结果证明BCP-2调节能量代谢，通过AMPK/PGC-1α信号通路发挥抗疲劳作用。

  碱性区亮氨酸拉链转录因子Nrf2是调节细胞抗氧化反应的关键分子;它参与调节多种抗氧化酶的表达。 Nrf2/ARE 通路是治疗疲劳和其他氧化应激相关疾病的重要信号通路。正常情况下，Nrf2通过其特异性受体KEAP1锚定在细胞质中形成复合物，从而抑制其活性。在氧化应激下，Nrf2 易位至细胞核，在那里它与其他转录因子形成异二聚体，与 ARE 结合并激活参与细胞抗氧化防御的基因的表达。结果表明BCP-2还具有很强的抗氧化活性，可以提高抗氧化酶活性，抑制脂质过氧化，上调Nrf2，降低疲劳小鼠的KEAP1表达。BCP-2可以通过Nrf2/ARE信号通路修复氧化损伤，并与AMPK/PGC-1α信号通路协同发挥抗疲劳作用。

  总体上，BCP-2有效延长了强迫游泳时间，改善了糖原储备和抗氧化系统，降低了血尿素氮、乳酸、乳酸脱氢酶和肌酐激酶的表达水平。BCP-2可以通过AMPK/PGC-1α和NRF2/ARE信号通路缓解疲劳和修复氧化损伤。这项研究表明，BCP-2 表现出比 BCP-1 更有效的抗疲劳活性，这可能与其初级和高级结构有关。该研究评估了柴胡多糖的抗疲劳活性和潜在机制，为BCP的综合研发提供理论依据，开发新型膳食补充剂来缓解疲劳。

  原文出处：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.120608